淺析STAR 2000一次雷達點跡門限調整功能

劉淇

摘要：一次雷達與二次雷達相比較，其工作機制更為復雜，對于環境的狀況的響應較為敏感，所以在一次雷達系統中，對于回波形成點跡以及點跡、航跡的生成和濾除等的調整功能要更為豐富。文章從點跡的輸出和濾除門限進行探究，詳細闡述STAR2000一次雷達的點跡門限調整功能，對今后該型號一次雷達在運行環境改變等情況下的信號優化以及虛假目標問題的解決具有實際意義。

關鍵詞：一次雷達;點跡門限調整;信號優化

中圖分類號：TN958 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）02-0229-02

0 引言

首都機場蘇莊雷達站內使用THALES STAR2000一次雷達，于2008年運行至今信號質量良好，系統成熟穩定，各項錄取功能對于仙波、地物雜波等的抑制效果良好。

STAR2000一次雷達在處理階段，除去基本的增益調整、時間靈敏度控制、恒虛警調整等功能外，還具備有跨周期回波抑制、不合格回波存在抑制、積極干擾點跡抑制、點跡門限、航跡優化等等方式用于提高信號質量，本文將著重講述點跡門限調整功能：其核心就是雷達通過檢測某方位距離單元內點跡的密度，自動的調整各類點跡性能的門限，選出質量最優的點跡輸出到航跡處理。

1 方位距離單元的劃分及活動區域的設置

方位距離單元的劃分決定了雷達使用點跡門限功能的范圍，而在這些方位距離單元內設置不同的活動區域，目的是在這些區域內使用專用參數進行門限調整，其他未選擇活動區域的部分則使用常規參數進行門限調整。

與劃分方位距離單元有關的參數有四個，分別是：

（1）單元寬度（plot threshold sector width）。表示一個方位距離單元，其寬度是多少度。雷達提供了3個可選擇的寬度，分別是45度（1/8scan），22.5度（1/16scan）和11.25度（1/32scan）。（2）最大作用距離（plot threshold max range）。表示點跡門限調整的最大作用范圍，即在該范圍以內，使用點跡門限調整功能，超出該范圍不使用點跡門限調整功能。（3）窄脈沖區域內環數（active ring number table type（SR））。表示將窄脈沖作用區域等分成幾個圓環。（4）寬脈沖區域內環數（active ring number table type（LR））。表示將寬脈沖作用區域等分成幾個圓環。

例如：假設雷達窄脈沖作用距離為16.7海里，雷達最大作用距離256海里，然后設置：單元寬度=1/8scan;門限最大作用距離=100海里;窄脈沖區域內環數=2;寬脈沖區域內環數=5，則效果如圖1所示，其中黃色區域為窄脈沖區域。

在圖2中，方位距離單元范圍內共設置了4個活動區域。標號為1、2、3、4，，在這些活動區域內使用它們各自的專用參數進行調整。在不帶有標號的范圍距離單元內（即圖中的空白區），使用通用參數進行點跡門限調整。

2 方位距離單元內的點跡密度和點跡門限調整功能的開啟

在確定了方位距離單元及活動區域后，雷達會自動計算各個方位距離單元內的點跡密度，其在時間上是以天線掃描周期為單位的，即天線每掃描一圈，雷達對點跡門限調整功能作用范圍內的各個方位距離單元上的剩余點跡數量進行一次統計。在下一個天線掃描周期內，再進行一次統計，以此類推。

點跡密度的計算采用迭代方法進行計算，其公式如下：

Dn：當前天線掃描周期，方位距離單元內的點跡密度。

Dn-1：上一天線掃描周期，該方位距離單元內的點跡密度。

K：點跡密度累加系數（density integration coefficient）。

Nn：當前天線掃描周期，方位距離單元內的點跡數量。

系數K代表了當前天線掃描周期單元內點跡密度與上一個掃描周期單元內點跡密度的依賴程度。K越接近于0，依賴程度越小。當K等于0時，就是只計算當天線掃描周期單元內的點跡數量，不考慮其他掃描周期。K通常取值為0.8。

點跡密度的第一個作用，就是用于判斷在這些方位單元內的點跡是否足夠開啟門限調整功能。將點跡密度與參數Dense area min/max threshold設置的最大和最小值進行比較來決定，例如當設置Max dense為3，Min dense為1，那么當該單元內的點跡密度大于3時，該區域開啟點跡調整功能，當該區域的點跡密度降為1以下時，關閉點跡調整功能。

3 點跡特性的門限空間與子空間及區域的劃分

每個點跡都有三個特性，即點跡回波數、點跡原始幅度和點跡寬度。每一個特性都需要設置五個門限區間，當三個特性同時使用時，其門限空間就會組成如下圖3所示的點跡特性空間。

對該點跡特性空間進行五個子空間的劃分：第一子空間包含所有處在第一門限區間的點跡;第二子空間包含所有處在第二門限區間的點跡;第三子空間包含所有處在第三門限區間的點跡;第四子空間包含所有處在第四門限區間的點跡;第五子空間包含所有處在第五門限區間的點跡，如圖4所示。

在每個子空間內，再進行區域劃分：以第一子空間為例，如圖5所示，區域A為點跡三個特性均在第一門限區間，區域B為點跡回波數與點跡原始幅度在第一門限區間，區域C為點跡原始幅度與點跡寬度在第一門限區間內，區域D為點跡回波數與點跡寬度在第一門限區間內，區域E為點跡原始幅度在第一門限區間內，區域F為點跡回波數在第一門限區間內，區域G為點跡寬度在第一門限區間內。五個子空間的區域劃分方法一致。

4 方位距離單元的活動等級與點跡濾除規則

對于每個方位距離單元，依據其點跡密度，一共有13個活動等級，如圖6所示。

針對不同的活動等級，雷達濾除不同層級的點跡，濾除規則如圖7所示。

活動等級為0時，雷達不開啟點跡調整功能，活動等級為1、2、3時，雷達刪除第一子空間的A區、BCD區、EFG區點跡，活動等級為4、5、6時，雷達刪除第一、二子空間的A區、BCD區、EFG區點跡，活動等級為7、8、9時，雷達刪除第一、二、三子空間的A區、BCD區、EFG區點跡，活動等級為10、11、12時，雷達刪除第一、二、三、四子空間的A區、BCD區、EFG區點跡（此時只剩第五空間點跡，也是最優點跡）。

點跡密度第二個作用就是決定單元的初始活動等級，注意并非是最終的活動等級，一個方位距離單元其初始活動等級得到確定后，雷達進行相應的點跡刪除，刪除后區域內剩余的點跡，雷達會自動進行剩余點跡密度計算，剩余點跡密度的計算也采用迭代的方法，在時間上是以天線掃描周期為單位的。

剩余點跡密度的計算公式如下：

D‘n：當前天線掃描周期，方位距離單元內的剩余點跡密度。

D‘n-1：上一天線掃描周期，該方位距離單元內的剩余點跡密度。

K：剩余點跡密度累加系數（activation integration coefficient）。此處也取0.8。

N‘n：當前天線掃描周期，方位距離單元內的點跡數量。

剩余點跡密度計算完成后將其與剩余點跡密度最高門限和最低門限這兩個值（具體數值可以人工進行設置）進行比較，如果該方位距離單元內的剩余點跡密度大于剩余點跡密度最高門限時，雷達根據相應的規則，將該方位距離單元的活動等級升高1至3級，直到其剩余點跡密度低于最高門限或者升至12級為止;如果該方位距離單元內的剩余點跡密度小于剩余點跡密度最低門限時，雷達根據相應的規則，將該方位距離單元的活動等級降低1至3級，直到其剩余點跡密度高于最低門限或一直降低到0級為止，規則如圖8所示。

當采用三個點跡特性進行點跡門限調整時，升高或降低步進為1級;當采用兩個點跡特性進行點跡門限調整時，升高或降低步進為2級;當采用一個點跡特性進行點跡門限調整時，升高或降低步進為3級。

根據最終確定的活動等級，雷達刪除相應的點跡后將最終剩余的點跡輸出至后端進行航跡的生成與處理，點跡門限調整功能結束。

5 結語

以上就是STAR2000一次雷達點跡門限調整功能的原理，點跡調整作為輸入到航跡處理器的前端功能對于信號質量的改善有著重要的作用，了解其原理對于一次雷達的信號優化有著積極的意義。

Brief analysis of STAR 2000 Primary Radar Point Trace Threshold Adjustment Function

LIU Qi

（China Civil Aviation North China Regional Air Traffic Administration， Beijing 100621）

Abstract：Compared with the secondary radar， the primary radar has a more complex working mechanism and is more sensitive to the response of environmental conditions. Therefore， in the primary radar system， the adjustment functions of the echo formation， the generation and filtering of the trace are more abundant. This paper explores the point trace output and filtering threshold， and elaborates the point trace threshold adjustment function of STAR2000 primary radar in detail， which is of practical significance for the signal optimization of this type of primary radar and the solution of the problem of false target in the future when the operating environment changes.

Key words：primary radar;point trace threshold adjustment; the signal optimization